（一）施工环境的不确定性日益增强

随着经济的发展、科技的进步和人们消费观念的转变，从稳定环境向动态环境、从简单环境向复杂环境变化是施工工程环境发展的必然趋势。尤其是工程对象化的空间范围逐步扩展，工程建造领域已从地面工程、地下工程向河海工程、航天工程演进。因此，施工环境变得非常复杂，“变化”成为唯一不变的主题，并且变化速度是越来越快。

1．工程产品本身复杂性导致施工环境复杂化

由于工程产品的使用功能、平面与空间组合、结构与构造形式以及工程产品所用材料物理力学性能，决定了工程产品的特殊性。这些特殊性的表现有：工程产品是单一产品，现场生产，制造地点固定，依赖土地，期望使用寿命长，客户不具备丰富的经验，公司扮演制造或生产角色，本土化行业，临时组织，以男性为主要从业人员，设计生产周期长，项目成本高，对经济危机有放大反应，劳动力密集和分散行业等。其他行业的生产仅具备这些特征中一部分。尤其是随着工程产品的日益个性化和复杂化，现代工程施工逐渐成为多目标、多变量、多输入、多输出、多参数、多干扰的复杂系统，具有复杂系统共同的规模庞大、结构复杂、功能综合、因素众多等特征。

工程产品生产具有工业生产的特征，但是又有许多不同于一般工业生产的技术经济特点。工程现场施工和其他行业的制造生产在“生产对象”“怎样生产”“生产目标”和“改善策略”方面存在很大差异。生产制造有非常明确的生产对象和生产流程，制定详细的经营计划，并且主要任务次序都是固定的，能够生产系列产品；在组装之初，知道要生产什么，怎样生产，在生产准备期间就能实现快速学习。工程现场施工的对象是随着改善目标而变化的，没有规定施工的细节，主要次序只有部分保持固定，许多会发生变化；制造单一产品，在组装之初，并不知道要生产什么，怎样生产；在计划和早期装备阶段实现快速学习。

2．经营环境复杂性扩大施工技术创新的不确定性

工程产品生产的特征决定围绕工程产品开展的技术创新活动具有自己的特点，使工程产品生产者的创新活动面临着较制造业更多的不确定性。建筑业创新的驱动力可能来自环境的可持续性、劳动力或技能人员短缺，全球化和全球化竞争，制度环境，气候变化，通用标准、抱负和发展，及经济衰退余波。这些驱动要素为施工企业带来的挑战有：经营环境的改善，劳动力福利和改善，制造过程改善，满足客户需求和用户驱动设计，价值文化和标杆，现有产品的持续改进及产业结构和一体化再现。

目前，施工企业所面临的外部环境比以往具有更大的不确定性（技术创新不确定性来源于外部环境，同时也与施工企业的能力和知识相关。为了应对日益不确定的经营环境，施工企业需要谋求战略变革和创新，采取应对方法。

创新不确定性来源于外部环境，同时也与施工企业的能力和知识相关。为了应对动态变化的外部环境，施工企业需要谋求战略变革和创新，施工企业采取的应对方法包括工程信息通讯技术，产业研究，赢得领导和主导地位，现场制造，材料开发，设备柔性和配置，专业客户，虚拟原型设计，来自自然的灵感等。

和谐发展的理念导致施工环境日益复杂面对工程规模的日趋庞大，环境日益复杂，功能、标准要求越来越高，新技术、新工艺、新材料、新设备不断涌现，施工环境日益复杂化。

3．施工对象的空间范围逐步扩展

施工对象的空间范围已从地面工程、地下工程向河海工程、航天工程演进。尤其是随着中国现代化建设步伐的不断加快，市政基础设施、工业集中区建设规模日益增大，工程体量、高度、跨度越来越大，结构形式多样化，技术复杂程度越来越高。作为一个开放性的活动，工程项目的各部分之间的相互关系及工程环境较难控制，加大了施工的难度。建筑层数的日益增高，引起地下结构向多层发展，基坑支护、地下结构设计、地下室的施工及防水等日益成为工程界关注的热点。例如，深基坑工程涉及到岩土、水文、结构、环境等诸多方面，影响因素多，其复杂性在工程领域表现突出。随着基坑开挖深度增加，开挖环境日益复杂，施工人员经常遇到新的问题，使基坑工程的成功率降低。此外，随着城市建筑物的日益密集，深基坑工程的施工环境会更加恶劣，施工过程中遭遇各种病害事故的可能性也会增大。因此，工程环境的多样性、复杂性、施工和设计的差异性，使工程施工存在大量的不确定性。

4．生态环保日益融入施工理念

施工期间，工程建设施工对地形地貌、文物景观和生态系统等都会造成不同程度的影响。水泥、粉煤灰、沙石土料等运输和开挖爆破产生的尘灰，不仅会严重影响当地居民的生活及环境卫生，还能给附近农作物带来不良影响。绿色施工理念逐渐在建筑施工领域引入及推广，无污染、无噪声的施工技术是最科学的施工理念，把生态环境保护融入工程的规划、设计、施工、运行及管理的全过程。尤其是在施工中，施工单位融入“低碳、绿色、科技、环保”等建设理念，始终需要坚持最小程度破坏、最大程度保护、最强力度恢复的原则，以先进的技术、工艺以及材料打造绿色精品建筑，并将建筑施工对周边自然环境的影响降到最低。

5．社会和谐逐渐渗入施工领域

工程施工涉及征地拆迁、道路交通堵塞的社会和谐问题。其中，建筑工程必然涉及征地的问题，包括结构性占地和施工临时性占地两个需求。现在的征地拆迁是程序越来越严，成本越来越高，推进越来越难。各地业主存在征地拆迁不到位，还要求施工单位先进场，无法形成施工局面，因征地拆迁滞后而延误工期，使企业付出更大成本。例如，南昌地铁1 号线从开工以来，工程建设进度较为滞缓，其中在24 个车站中有7个站由于征地拆迁问题而中止了施工进程。施工现场应尽量减少临时用地面积，这就必然要求施工技术创新和管理创新。

城市规划的调整，城市空间结构的改变，城市功能布局的重构，使城市交通需求也相应地发生着变化。交通需求高峰和施工高峰同时来临，对道路交通的影响越来越大，影响辐射面也越来越大。因此，选择合理的施工技术成为一个重要的问题。例如，盾构法施工技术为城市轨道交通系统的建设的重要技术之一。

（二）工法开发应用成为施工企业技术创新的关键内容

施工企业提供给客户的产品（如住房、铁路和公路）或是服务（如勘查设计、施工和工程监理），都是通过项目的实施来交付。建筑业不同于其他行业，相应的施工企业及其科技创新工作带有强烈的自身特色。(www.daowen.com)

1．工法是施工企业标准的重要组成部分

建筑业的创新被界定为：根本性改变和改进工艺、产品或系统的实际用法，对开发机构来说具有新颖性。按照创新活动对建筑产品及生产的影响程度，建筑业的创新分类为渐进性创新、模块创新、建筑创新、系统创新、关键创新。经济合作与发展组织OECD（1992，1993）把建筑业的创新划分为技术创新和管理创新，其中技术创新包括产品创新和工艺创新；管理创新包括组织结构变革、先进管理技术引入、施工企业的创新也可以按照职能划分，包括工法、客户服务、设计、设计与施工、信息技术、管理、材料、职业健康和安全、生态设计与施工。众所周知，工程质量好坏不但与工程施工中所使用的材料有着密切关系，同时和施工人员的技术水平和采用的施工工法都有很大关系。尤其工法作为企业标准的重要组成部分，成为施工企业技术创新的重要内容。随着业主需求的不断变化，先进建筑设计理念的不断引进，结构新颖、工艺复杂、工法多变、施工难度大的建筑产品不断涌现，例如，三峡工程、青藏铁路、各类跨海大桥、奥运场馆等，对施工承包商的规范化施工及技术创新提出了新的课题。在施工组织过程中，不仅有边设计、边拆迁、边施工的施工组织管理及技术经济矛盾，也有前期工程、交叉施工、维护社会稳定等方面的干扰及影响，还有不明地质环境、不确定因素、安全风险高的不利因素等，这些问题都可借助工法创新来解决。因此，施工工法在技术创新中扮演非常重要的角色，受到越来越多的关注。

2．工法成为决定竞争规则的关键性因素

对于施工企业而言，技术创新成果更多表现为工法。为了保证对建筑产品质量的控制与提升，要求产品的建造方式，尽量走向工厂化、机械化、装配化。但是，由于建筑产品的特性，无论工业化程度如何提高，建筑产品的形成过程必然还需要通过工程现场实施。这就要求在施工方法上通过严格的施工工艺、科学的管理技术及相应的措施来保证。

随着设计技术的快速发展，以发达国家为先导的新型建筑材料（包括建筑节能材料）、新设备等的生产和采用，要求必须适应当代设计技术的进步，广泛采用新的不同于传统的施工方法。当前，工法已不仅仅是对技术活动中需要统一协调的事物制定的技术准则，也不仅仅是对普遍性和重复性的技术问题的解决方案，其作用已远远超越工法问题本身。工法对企业、产业，乃至国家核心竞争力和创新能力都具有重要的影响，已经成为决定竞争规则的关键性因素。因此，施工企业纷纷推出自己的工法发展战略，力图在全球竞争中取得先动优势。中建八局实施烷基苯工程工法，基本垄断该类工程的国内市场；中铁四局开发汽车试验场混凝土双曲线路面施工工法，完成上海大众汽车试验场工程和上海赛车场F1 主赛道工程。建设部颁布的《关于进一步加强建筑业技术创新工作的意见》（建质〔2006〕174 号）也提出“要建立以专利、专有技术和工法等为主要内容的建筑业技术进步指标和评价体系”。尤其是国家已将工法作为突出技术门槛引入建筑市场，必将引起建筑业再次面临行业洗牌。

3．国内外工法创新不容乐观

改革开放以来，我国建筑业由小到大，由分散到集中，得到迅速发展。进入21 世纪之后，建筑业总产值和增加值在国内生产总值（GDP）中的比重迅速上升，逐渐成为国民经济的重要支柱产业。尤其是随着建筑业“十二五”发展规划的出台和逐步落实，建筑业即将迈上一个新的台阶，技术创新在我国建筑业的发展过程中占有越来越重要的位置。

施工企业的创新活动远远低于所有行业的平均水平。国内的现实情况也表明，科技创新对施工企业发展的贡献率远低于信息、机械、电子等其他行业。2004年，建设部工程质量安全监督与行业发展司委托中国建筑科学研究院对151 家建筑业企业技术创新状况进行抽样调查。分析结果表明，施工企业之间尚未形成良好的技术创新合作机制，难以培育技术创新规模优势；施工企业缺乏自有优势技术和专利技术。建筑业相对较低的技术进步率与建筑业在国民经济中的重要地位不相称。这种极端的不平衡发展甚至导致建筑业的技术创新在美国被人们称为“被遗忘的产业”，在中国长期以来被称为劳动力密集型产业。因此，建筑业企业迫切需要加强自主创新能力，以新技术、新工艺、新材料、新设备改造来提升传统建筑产业，推动建筑业由劳动密集型向科技型转变。

建设部工程质量安全监督与行业发展司委托中国建筑科学研究院的调查显示，45被调查企业拥有自己的工法和专利，55 企业没有自己的工法和专利，施工企业的创新活动包括产品创新、工艺创新、长期创新活动和联合创新，远低于所有行业的平均水平。因此，加强工法的开发对施工企业已迫在眉睫。

（三）施工环境复杂化对工法开发提出挑战

施工环境的日益复杂化必将给工法本身和工法开发的方法提出新的挑战。施工环境复杂化对工法本身的挑战。

工法属于施工企业的标准范畴，是企业标准的一个重要组成部分，它是将项目中稳定的、确定性的内容加以规范化、标准化的描述。因此，工法开发的前提是施工内容本身的确定性、可重复性。但是，施工生产的流动性、施工产品的单件性和类型多样性、施工生产过程的复杂性都决定了施工生产过程中工法的不确定性。

在简单工程环境下，工程结构的传统施工都是确定性施工，即按自然条件和效益要求在规范约束下进行的施工。确定性施工把结构设计中的一切信息和各个环节的因果关系视作确定性的事物，因而在传统施工“安全”“经济”的指导思想下寻找所谓的最优解。但是，工程和信息均存在大量的不确定性因素。例如，水电工程特别是大型水电站，多修建在深山峡谷、大江大河上。每一项工程所处的地形、地质条件以及洪水、径流、泥沙特点千差万别，使得工程技术问题十分复杂。由于复杂工程结构具有不确定性参数较多和非线性较强等特点，因此，工程结构的不确性增加为工法的存在价值带来严峻的挑战。

从确定性向不确定性的转变，从重复性向创新性的转变，施工内容本身的变异程度将大大增加，工法中可以加以规范和标准化的内容将变得越来越少。建筑业是否抛弃工法分析、需不需要工法，这些问题自然引起理论界和实务界人士的再思考。

施工环境复杂化对工法开发方法提出的挑战。时至今日，在我国广大的建设系统，工法制度的推行仍然是个新生事物。施工企业的工法开发属于事后总结，具体步骤包括：工法开发组织与管理机构建立；技术资料搜集；确定开发主题，工法主题查新；按照工法编写与申报指南要求编写施工工法资料；工法申报；工法审定；工法应用；总结提高。因此，传统的工法开发属于管理驱动型和发掘整理型为主的开发模式，对过去积累的经验或对现场遇到的从未遇到的情况的处理办法进行研究、提炼、论证再创造形成工法。

随着科技的进步、社会的发展，工程项目外部和内部环境的高度不确定性使传统的工法开发模式遇到了巨大的挑战。事后总结的传统范式无法满足日益个性化建筑的需求，不能为施工企业带来持续竞争优势。例如，进入复杂地带建设高速公路的比重增大，新的问题、新的情况、新的矛盾不断出现，要求集思广益，深入研究探讨的技术问题越来越多。就施工技术而言，不同类型的工程有不同的施工方法及技术。从而，工法开发和推广应用，是一个系统工程，需要通过应用基础科学原理发现新的技术原理或规律研制出新技术、新工艺、新设备和新方法。并且，新技术、新工艺、新材料、新设备出现的速度决定了工法创新的频率。从而，现代建筑技术的生命周期迅速缩短，这对工法的开发提出了新的要求。

综上所述，工法开发逐渐成为国家、施工企业关心的主题。随着施工环境的日益复杂化，传统的开发方法已经不能适应施工企业的技术创新。从而，需要不断探索工法、专利开发的新思路、新机制、新方法。模块化是在传统研发基础上发展起来的一种新的研发思想，现已成为一种新技术被广泛应用于机床、电子产品、航天、航空等设计领域。随着建筑结构的复杂性和大型化，模块化思想逐渐引入施工领域。模块化施工既是一种施工模式的变革，同时又是一种施工技术的集成创新。那么，如何形成系统化的模块开发程序，如何将模块化思想引入工法开发中，拓宽工法开发思路，创新工法开发模式，是值得深入探讨的工程管理问题。尤其是随着建筑业施工技术创新的日益不确定和产学研的深化合作，如何实现从封闭式自我开发向开放式协同创新转变，促进行业向创新型、科技型转变，实现建筑施工行业可持续发展。